Сварка — одно из важнейших ремесел для человека. Благодаря открытиям в этой области мы можем воплотить любые, даже самые смелые идеи: от изготовления распашных ворот до конструирования космических кораблей. Существует множество видов сварки, в том числе и промышленной, но среди них именно ручная дуговая сварка получила наибольшее распространение. Это простая и понятная технология, которой можно обучиться самостоятельно.
Современный рынок предлагает разные типы электродов для ручной дуговой сварки, в которых трудно разобраться начинающим сварщикам. В этой статье мы расскажем, какие бывают марки электродов для электродуговой ручной сварки и как их выбрать исходя из своих задач.
Суть ручной дуговой сварки
Прежде чем мы расскажем об электродах, давайте разберемся, что из себя представляет ручная дуговая сварка. Дугой называют поток частиц, образующихся в ходе ионизации анода и катода. Сам процесс ионизации образуется при взаимодействии тока и короткого замыкания. При этом на процесс сварки влияет также состав обмазки электрода и кислород, получаемый из атмосферы. В совокупности эти процессы приводят к нагреву дуги и выделению большого количества тепла, достаточного для плавления кромок свариваемых деталей. Затем кромки остывают, образуя прочный и надежный шов.
Ключевым элементом этого процесса является электрод. Без него невозможно зажечь дугу и поддерживать ее горение. Сварку можно производить, используя один или несколько электродов для дуговой сварки. Не существует единой классификации стержней, поскольку виды электродов для ручной сварки можно разделить на множество небольших категорий: начиная от назначения, заканчивая материалами изготовления. Кстати, сами электроды для электродуговой сварки могут изготавливаться не только из металла и об этом мы поговорим далее.
Краткая классификация электродов
Как мы писали выше, электроды сложно классифицировать лишь по одному параметру. Но в основном все стержни прежде всего делятся по типу материала, из которых они изготовлены, а также по покрытию (или обмазке). Вот краткая классификация электродов:
- Плавящиеся электроды. Их изготавливают из металла, например, чугуна, алюминия, стали или меди. Материал, из которого изготовлен электрод, подбирается в соответствии с металлом, который необходимо сварить. Плавящиеся электроды одновременно являются и анодом, и катодом. Это самый распространенный тип стержней на данный момент.
- Неплавящиеся электроды. Изготавливаются из угля, графита или вольфрама. Их используют в паре со сварочной проволокой, потому что такие стержни не способны сформировать сварочный шов. При использовании угольных стержней используйте прямую полярность вместо обратной. Вольфрамовые стержни незаменимы при аргонодуговой сварке за счет высокой температуры плавления, но редко используются при ручной дуговой сварке.
- Электроды без покрытия или обмазки. Они используются в связке с флюсом, который непрерывно подается на протяжении всего сварочного процесса. При ручной дуговой сварке такие стержни не используются.
- Электроды с покрытием или обмазкой. Самые распространенные электроды на рынке. Покрытие электродов для ручной дуговой сварки выполняет сразу несколько функций: защищает металл от негативного влияния кислорода, обеспечивает стабильное горение дуги, улучшает качества сварного соединения. Такие электроды используются не только при ручной дуговой сварке, но и при полуавтоматической и автоматической.
Конструкция электродов
Самыми распространенными являются плавящиеся электроды для дуговой сварки. Такой электрод — это стержень из сварочной проволоки с нанесенным на его поверхность специальным покрытием. Его работа проста — проволока под воздействием высокой температуры плавится в вольтовой дуге и образует «тело» сварочного шва… а зачем нужно покрытие электрода?
Прежде всего для того, чтобы обеспечить газовую защиту зоны сварки от окружающего воздуха. При нагревании покрытие электрода разлагается с выделением газов, которые вытесняют воздух.
Кроме того, при сварке покрытие электрода выделяет химические вещества, которые вступают в химические реакции с расплавленным металлом шва, придавая ему особые качества или образуют на поверхности шва шлаковую корку.
Виды электродов по назначению
В зависимости от свариваемого металла выбирается режим работы сварочного аппарата и электроды. Для разных металлов необходимы разные электроды, это называется назначением. Назначение указывается одной буквой на упаковке и на самом стержне.
Электроды с маркировкой «У» используются для сварки низколегированных и углеродистых сталей. Буквой «Л» обозначают стержни, используемые для сварки легированных конструкционных сталей, а для высоколегированных используется обозначение «В». Буквой «Т» обозначают стержни для теплостойких металлов, а буквой «Н» — стержни для наплавки.
Виды покрытий для электродов
На ряду с материалом изготовления и назначением выбирается и тип покрытия электрода. Выбор покрытия также зависит от свариваемого металла. Покрытие (или обмазка) выполняет защитную функцию. При плавлении электрода покрытие выделяет защитные вещества и шлак, что улучшает качество шва, получаются надежные и долговечные сварные соединения. Производители используются следующие виды покрытий электродов:
- Кислое покрытие. Маркируется буквой «А» на упаковке и самом электроде. Используется для узконаправленных задач, например, для нижних сварочных швов. Можно использовать как с переменным, так и с постоянным током.
- Рутиловое покрытие. Маркируется буквой «Р». Одно из самых популярных покрытий как у новичков, так и у профессионалов. По сравнению с другими покрытиями почти не токсично и обеспечивает хорошее качества швов. При сгорании образует шлак с защитными свойствами. Состав может быть разнообразным, но в основе всегда двуокись титана или просто рутил. Отсюда и название.
- Целлюлозное покрытие. Маркируется буквой «Ц». Подходит для выполнения любых сварных соединений, обеспечивает хорошее качество шва, но при этом способствует сильному разбрызгиванию металла. Мы рекомендуем использовать электроды с целлюлозным покрытием при сварке трубопровода, поскольку при такой работе недостатки не критичны.
- Основное покрытие. Обозначается буквой «Б». Самый популярный вид покрытия на ряду с рутиловым. Имитирует сварку под газом за счет выделения углекислоты при горении дуги. Мы рекомендуем использовать стержни с основным покрытием только в сочетании с постоянным током и обратной полярностью. Если использовать переменный ток, то сварочный шов получится некачественным и потребуются дополнительные меры по улучшению прочности шва.
- Прочие виды покрытий. Маркируются буквой «П». В составе содержат легирующие вещества. Благодаря этому качество шва улучшается. В целом, прочие виды покрытий используются реже всего.
- Специальные виды покрытий. Обозначаются буквой «С» или надписью «специальные» на упаковке. Используются для сложной сварки под водой, поскольку содержат в своем составе жидкое стекло и смолосодержащие вещества.
Как видите, электроды выбираются исходя из конкретных задач. Для ручной дуговой сварки чаще всего используют стержни с рутиловым покрытием, поскольку они универсальны.
Маркировка покрытия сварочных электродов
В одних покрытиях электродов могут преобладать газообразующие элементы, в других – шлакообразующие. При этом для газообразования могут использоваться минералы или углеводородные органические соединения. Различные добавки могут выполнять очистку шовного металла шва от посторонних ключений — фосфора и серы.
В зависимости от этого покрытия электродов делятся на
Основные
Создаются на основе фтористых соединений (плавиковый шпат), и карбонатов кальция и магния (мрамор, магнезит и доломит). Газовая защита осуществляется за счет углекислого газа, который выделяется при их разложении. С помощью кальция металл шва очищается от серы и фосфора.
Электроды с подобным видом покрытия используются для сварки легированных сталей и работы на ответственных конструкциях, подверженных большим нагрузкам и отрицательным температурам до -70°C.
Кислые
Создаются на основе естественных руд. В качестве шлакообразующих компонентов используются оксиды, газообразующих – органические составляющие. При плавлении покрытия в расплавленном металле и в зоне горения дуги выделяется большое количество кислорода. Поэтому в покрытие добавляют много раскислителей – марганца и кремния.
Подобное покрытие обладает определенными токсичными характеристиками.
Область применения электродов с кислым покрытием – сварка неответственных конструкций из низкоуглеродистых сталей.
Целлюлозные
В состав таких покрытий входят ферросплавы, органическая смола, целлюлоза, и др. вещества, обеспечивающих газовую защиту. На сварном шве образуют тонкий слой шлака.
Металл шва по химическому составу соответствует полуспокойной или спокойной стали.
Электроды для сварки этого вида отличаются удобством в использовании, однако шов характеризуется невысокой пластичностью.
Рутиловые
Они создается на базе рутилового концентрата, а также алюмосиликатов (полевой шпат, слюда, каолин) и карбонатов (мрамор, магнезит). Газовую защиту обеспечивают карбонаты, а шлаковую — алюмосиликаты. В качестве легирующего компонента и раскислителя используется ферромарганец, в некоторые покрытия вводится железный порошок (обозначаются по ГОСТ 9466-75 буквами «РЖ»). С помощью кальция, присутствующего в карбонате, из шовного металла удаляются сера и фосфор.
Используются при сварке и смешанные покрытия: кислорутиловое (обозначается буквами «АР»), рутилово-основное («РБ»), рутилово-целлюлозное («РЦ»), рутиловое с желдезным порошком («РЖ») и прочие («П»).
Маркировка стержней электродов
Тем не менее покрытие электрода — это именно покрытие. Оно может защитить или укрепить поверхность сварного шва, но главные его свойства будут определяться все-таки тем самым металлом, из которого этот шов сделан — то есть из стержня электрода.
Для конструкционных сталей главные свойства швов — это прежде всего их механические механические свойства (то есть сопротивление разрыву, ударная вязкость, относительное удлинение и т.д.).
Эти качества регламентируются в маркировках, определенных в ГОСТ 9467-75 и ГОСТ 10052-75. В них обозначение типа электрода содержит букву «Э», после которой ставится показатель временного сопротивления шва на разрыв.
Например, маркировка «Э46А» означает, что металл, наплавленный этими электродами, имеет прочность 46 кг/кв.мм (460 МПа) и улучшенные (об этом говорит литера «А») пластические свойства. Для сварки легированных конструкционных сталей повышенной и высокой прочности тип электрода может быть Э70, Э85, Э100, Э125, Э150.
В то же время, для легированных сталей важен и химический состав металла. Содержание этих элементов в стержне электрода будет по ГОСТу обозначаться так:
«Э 09 Х2 М» — значит в шовном металле будет 0,09% углерода, 2% хрома, 1% молибдена
или
«Э 10 Х25 Н13 Г2 Б» — это значит, что в металле шва будет содержится примерно 0,1% углерода, 25% хрома, 13% никеля, 2% марганца, 1% ниобия.
Также стержни электродов маркируются в зависимости от того, для сварки какого материала они должны использоваться, обозначаются буквами:
У
— сварка углеродистой и низколегированной стали
Т
— сварка легированных теплоустойчивых сталей
Л
— сварка легированных конструкционных сталей
В
— сварка высоколегированной стали
Н
— наплавка поверхностных слоев
Выбор диаметра электрода
Большинство начинающих сварщиков классифицируют сварочные стержни именно по диаметру, что правильно. Ведь от толщины детали напрямую зависит диаметр электрода. И даже если вы выберите стержень с нужным покрытием и из нужного материала, но размер будет неправильным, вы не получите качественный шов.
Диаметр электрода указывается в миллиметрах на упаковке или на самом стержне. При этом от диаметра зависит и длина электрода. Для сварки в домашних условиях обычно используют электродов для дуговой сварки с диаметром от 2 до 4 мм. Это универсальный размер, подходящий для большинства сварочных работ. Более толстые электроды используются на заводах или в частных мастерских.
Выбор электродов в зависимости от типа шва
Также целесообразно проводить выбор электродов для ручной дуговой сварки по типу шва, которым вы собираетесь варить металл. Помимо стандартных горизонтальных, вертикальных, наклонных и швов под углом существуют также косые, стыковые, со скосами и многие другие. Это полезно скорее для опытных мастеров, но и начинающим сварщикам стоит знать эту информацию. Теперь поговорим о том, какие бывают марки электродов для ручной дуговой сварки.
Источник тока
Для сварки металлов электродами используют сварочные трансформаторы, выпрямители, инверторы и другие устройства, работающие в режиме ручной дуговой сварки. Инвертор получил широкое применение благодаря компактности, небольшому весу и широким возможностям.
Он обеспечивает работу как на постоянном, так и на переменном токе, а малый вес его объясняется тем, что трансформация напряжения выполняется на частоте не в 50 Гц, а в 100 кГц, для которой размеры и масса сердечника трансформатора уменьшается на порядок.
При сварке на постоянном токе имеет значение полярность подключения. При прямой полярности массу (сварочную деталь) подключают к «+» источника, а держак с электродом – к «-». При обратной полярности — наоборот. На прямой полярности можно сваривать тонкие детали, а на обратной – массивные.
При выборе электродов с помощью таблицы и данных о сварочном аппарате можно определить, сможет ли источник обеспечить требуемую величину тока.
Марки электродов, подходящие для ручной дуговой сварки
Существуют также виды электродов для ручной дуговой сварки, разделяющиеся по маркам. Марка используемого электрода так же зависит от металла, который вам нужно сварить.
Для сварки углеродистых низколегированных сталей используются следующие марки:
- Э42: марки АНО-6, АНО-17, ВСЦ-4М.
- Э42: УОНИ-13/45, УОНИ-13/45А.
- Э46: АНО-4, АНО-34, ОЗС-6.
- Э46А: УОНИ-13/55К, АНО-8.
- Э50: ВСЦ-4А, 550-У.
- Э50А: АНО-27, АНО-ТМ, ИТС-4С.
- Э55: УОНИ-13/55У.
- Э60: АНО-ТМ60, УОНИ-13/65.
Для сварки легированных сталей (в том числе высокопрочных):
- Э70: АНП-1, АНП-2.
- Э85: УОНИ-13/85, УОНИ-13/85У.
- Э100: АН-ХН7, ОЗШ-1.
- Э125: НИИ-3М, Э150: НИАТ-3.
Для наплавки металла: ОЗН-400М/15Г4С, ЭН-60М/Э-70Х3СМТ, ОЗН-6/90Х4Г2С3Р, УОНИ-13/Н1-БК/Э-09Х31Н8АМ2, ЦН-6Л/Э-08Х17Н8С6Г, ОЗШ-8/11Х31Н11ГСМ3ЮФ.
Для сварки чугуна: ОЗЧ-2/Cu, ОЗЧ-3/Ni, ОЗЧ-4/Ni.
Для сварки алюминия и его сплавов: ОЗА-1/Al, ОЗАНА-1/Al.
Для сварки меди и ее сплавов: АНЦ/ОЗМ-2/Cu, ОЗБ-2М/CuSn.
Для сварки никеля и его сплавов: ОЗЛ-32.
Электроды для сварки труб
Важными факторами, влияющими на выбор электродов для монтажа труб, являются способ их соединения (пространственное положение сварки) и толщина стенки (влияет на выбор диаметра). Для сварки нефтегазопроводов и резервуаров высокого давления используются электроды с основным покрытием марок: GOODEL-52U, УОНИ 13/55, ЦУ-5, ТМЛ-1У.
Для сварки водопроводных и отопительных труб в быту подойдут рутиловые электроды GOODEL-OK46, МР-3 и АНО-4.
Как выбрать качественные электроды
Как и любое оборудование для сварки, электроды подчиняются ГОСТам, которые регулируют их качество. Так, согласно нормативам, стержни должны быть изготовлены из качественных материалов, закупленных у сертифицированных поставщиков.
Покрытие электродов для ручной дуговой сварки не должно иметь существенных дефектов, допускается наличие небольших трещин и вмятин из-за плохой транспортировки. При плавлении покрытие электрода не должно осыпаться или плавиться неравномерно, а также должно разбрызгиваться в пределах нормы для каждого конкретного типа обмазки.
Стержни должны быть прочными и устойчивыми к механической нагрузке. Шов должен получаться качественным, без трещин и пор. Зная эти особенности, вы сможете без труда выбрать качественные электроды и быть уверенным в результате.
